بخشی از مقاله
چکیده
بتن خود متراکم به عنوان بتنی با کارایی بالا شناخته میشودکه بدون نیاز به لرزاندن در قالب جای میگیرد. افزودن الیاف به بتن مشخصات مکانیکی آن را بالا میبرد درحالی که کارایی را اندکی پایین میآورد. در این مقاله نتایج تحقیقاتی مطالعه بر روی مشخصات تازگی و مکانیکی بتن خود متراکم مسلح به الیاف فلزی ارائه میشود. نمونههای بتنی در این مطالعه حاوی 3 و 6 درصد وزن سیمان از الیاف فلزی بوده است.
به منظور تعیین ویژگیهای بتن تازه، آزمایشات اسلامپ، جعبه U و جعبه L انجام شد و به منظور تعیین مشخصات بتن سخت شده آزمایشات مقاومت فشاری، مقاومت کششی، مقاومت خمشی و سرعت پالس التراسونیک بتن انجام پذیرفت. میتوان نتیجه گرفت که وجود الیاف فلزی زیاد، مانع از قفل و بست شدن دانهها و درنتیجه کاهش مقاومت فشاری و نیز باعث افزایش خاصیت کششی بتن خود متراکم می-شود و همچنین تاثیر چندانی روی مقاومت خمشی ندارد.
1. مقدمه
امروزه در پی گسترش صنعت ساخت و ساز در کشور و به دنبال زیان های جانی و مالی گسترده که در اثر حوادث طبیعی همچون زلزله هر از گاهی از گوشه وکنار این سرزمین به گوش می رسد، افزایش دقت و ایمنی در تولید و سپس اجرای سازه های مهندسی امری ضروری می باشد. از جمله راهکارهای مناسب می توان دستیابی به ترکیبات جدیدی از مصالح ساختمانی جهت تسهیل پروژه های پبچیده به منظور افزایش ضریب اطمینان و ایمنی ساخت آنها از طریق مکانیزه کردن امور و کاهش دخالت نیروی انسانی اشاره نمود.
بتن از جمله پرمصرف ترین مصالح ساختمانی در دنیا شناخته می شود. با گسترش استفاده از بتن ، ویژگی هایی همچون دوام،کیفیت، تراکم و بهینه سازی آنها از اهمیت ویژه ای برخوردار میشوند. بتن خود تراکم بتنی بسیار سیال و روان و مخلوطی همگن است که بسیاری از مشکلات بتن معمولی نظیر جداشدگی، آب انداختن، جذب آب، نفوذ پذیری و ... را مرتفع نموده و علاوه بر آن بدون نیاز به هیچ لرزاننده - ویبره - داخلی یا ویبره بدنه ی قالب، تحت اثر وزن خود متراکم می شود.
این ویژگی کمک شایانی به اجرای اعضای ساختمانی با فشردگی زیاد آرماتور خواهد نمود. بتن خود متراکم با هدف کاهش خطای بتن ریزی به دلیل عدم پر شدن فضاهای خالی به صورت کامل ناشی از بی دقتی و نداشتن مهارت در ویبره کردن بتن، افزایش سرعت بتن ریزی و ... برای نخستین بار در کشور ژاپن و در سال 1986 توسط H.Okamura پیشنهاد گردید و در سال 1988 در کارگاه ساخته شد و نتایج قابل قبولی را از نظر خواص فیزیکی ومکانیکی ارائه داد. برای دستیابی به این رفتار و ویژگی، بتن تازه باید هردو حالت سیالیت بالا و چسبندگی خوب را همزمان داشته باشد
بتن خود تراکم تازه باید خواص زیر را داشته باشد :
الف - توانایی پر کنندگی: جاری شدن بتن خود تراکم در تمام فضاهای قالب ها تحت وزن خود.
ب - توانایی عبور: امکان عبور از فواصل تنگ میلگردها و قالب عا تحت وزن خود.
ج - مقاوم در مقابل جداشدگی: بتن خود تراکم ضمن دارا بودن خواص - الف - و - ب - باید شکل و ترکیب یکنواخت خود را در جریان حمل و بتن ریزی حفظ نماید.
در این صورت چنین بتنی می تواند برای بتن ریزی با سطوح عاری از خلل و فرج، دال ها و پی ها با تراکم بالای میلگرد و مقاطع پر آرماتور و باریک، سازه های بتن پیش تنیده و به طور کلی محل هایی که امکان استفاده از ویبراتور به دلیل تراکم بالای آرماتور وجود ندارد، بتنی ایده آل باشد. علیرغم این ویژگی ها، این نوع بتن شامل همان ترکیبات بتن معمولی ویبره شده از قبیل شن، ماسه، سیمان، آب و مواد افزودنی می-باشد اما نسبت های آن متفاوت است.
یطور ذاتی بتن تحت بار کششی ترد و شکننده است. بنابراین مشخصات مکانیکی بتن توسط الیاف های کوتاه که به صورت تصادفی پخش شده بهبود یافته و از تشکیل، پیشرفت و به هم پیوستن ترک خوردگی جلوگیری کرده و آن را تحت کنترل قرار می دهد .[8] عملکرد و مشخصات بتن الیافی بر اساس ویژگی های بتن و الیاف تغییر می یابد. ویژگی های الیاف معمولا متاثر از تمرکز، هندسه و موقعیت می باشد. تحقیقات گذشته نشان می دهد که افزودن الیاف فلزی در بتن امکان پذیر بوده و ویژگی های مکانیکی را بهبود می بخشد
هدف اصلی از این مطالعه، تحقیق در مورد تاثیر استفاده از الیاف فولادی بر روی ویژگیهای بتن خود متراکم حاوی این الیاف در درصد های مختلف جانشین سازی وزنی آن با سیمان می باشد.
.2 طرح آزمایشگاهی
-1-2 مشخصات مصالح مصرفی
-1-1-2 سیمان
سیمان استفاده شده در این مطالعه از نوع پرتلند تیپ 2 تولید کارخانه سیمان نکا بوده که با توده ویژه ی 3.14 gr/cm3 و سطح ویژه ی - سطح بلین - 3050 cm2/gr می باشد. ترکیبات شیمیایی این سیمان در جدول 1 آورده شده است.
جدول - 1 مشخصات شیمیایی سیمان
-2-1-2 الیاف
در این تحقیق از الیاف فلزی با انتهای قلابدار به طول 30 میلیمتر استفاده شده است.
-3-1-2 افزودنی های شیمیایی
فوق روان کننده ای که در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفته است بر پایه پلی کربوکسیلات ها بوده که در تمام مخلوط های بتنی به کار برده شده است. این فوق روان کننده دارای وزن مخصوص 1,08 و عدد PH بین 5 الی 7 می باشد.
-4-1-2 سنگدانه ها
مصالح سنگی مصرفی این مطالعه از نوع شکسته بوده است. مشخصات سنگدانههای ریز و درشت طبق روش quarter از استاندارد ASTM تعیین شده است. حداکثر قطر سنگدانه آن 20 میلی متر بوده است. شکل شماره 1 نتایج دانه بندی سنگ دانه ها را طبق استاندارد ASTM C33 نشان می دهد.
محدوده آیین نامه ماسه محدوده آیین نامه شن دانه بندی ماسه دانه بندی شن محدوده آیین نامه ماسه محدوده آیین نامه شن
-2-2 طرح های اختلاط بتن
درصدهای اختلاط اجزا بتن مطابق با استاندارد ACI تعیین گردیده است. طرح های مختلف مخلوط نمودن اجزا با یکدیگر در جدول 2 داده شده است. برای مخلوط نمودن مصالح با یکدیگر ابتدا شن و ماسه را با یکدیگر مخلوط نموده و سپس از آب موجود را برای به اشباع رساندن سنگدانه ها اضافه نموده و میکسر را روشن کرده تا سنگدانه ها و آب با هم ترکیب شوند. سپس سیمان و پودر سنگ را در میکسر می ریزیم و بوسیله کیسه ای ورودی میکسر را بسته تا گرد و خاک ناشی از سیمان و پودر به بیرون حرکت نکند. پس از مدتی کیسه را برداشته و الیاف فلزی را در درون مخلوط پخش می کنیم و مابقی آب را که با فوق روان کننده ترکیب شده است به مخلوط اضافه میکنیم.
همان گونه که در جدول 2 مشاهده می شود، طرح شاهد با نسبت آب به سیمان 0,39 و با عیار سیمان 413.1 kg/m3 در نظر گرفته شده است و الیاف فلزی با مقادیر 3 و 6 درصد وزن سیمان به مخلوط اضافه شده است.
در انتها از هر مخلوط سه نمونه مکعبی 100 میلیمتر ، 3 نمونه استوانه ای 300*150 میلیمتر و 3 نمونه مستطیلی 500*100*100 میلیمتری قالب گیری شد. نمونه های مکعبی برای آزمایش التراسونیک و فشاری و نمونه استوانه ای برای آزمایش کششی و نمونه مستطیلی برای آزمایش خمشی مورد استفاده قرار گرفتند.
